N6_Q235复合板热轧工艺研究
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( 4) 力学性能指标 复合板的力学性能检验结果如表 3 所示, 表中的性能指标均达到 YB/ T 108 97 的要求, 由表中数据 可以看出, 复合板强度提高, 塑性增强. 由于组织、断口、界面扩散分析均表明复合板具有良好的结合强 度, 但是因试样薄, 机加困难, 加工的试样不理想, 剪切实验时均从复层拉断, 故未取得剪切应力的真实
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图 3 复合板界面扩散分析
Fig. 3 A nalysi s of int erf acial s pread of clad plat es
图 3 为铁原子扩散后沿界面的分布示意图. 横坐标为界面距离, 纵坐标为铁原子数. 从镍/ 钢界面可 以看出, 箭头所指为结合界面, 界面左侧为镍, 右侧为钢. 从图 3 可看出, 通过轧制镍侧已扩散了一定数 量的铁原子数, 铁原子沿结合界面扩散良好, 显而易见, 两种金属实现了冶金结合.
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西 安 建 筑 科 技 大 学 学 报( 自然科学版)
第 39 卷
间的相互扩散, 实现冶金结合. ∀ 涂隔离剂: 将复板的非结合面涂隔离剂, 以保证对称轧制后两张复合板 能顺利打开. 实验证明: 选择适当厚度的隔离剂尤为重要. 隔离剂太厚, 由于隔离剂在高温下是一种粉壮 物质, 在热轧大吨位轧制压力作用下在板坯内部来回窜动, 造成复合板贴合率和边部结合强度下降. 隔 离剂太薄, 热轧后两张复合板不易打开, 造成非结合面的局部复合. 其次对坯料进行加热: N6 的热加工 塑性温度区间为 850- 1250 # [ 6] , Q 235 的热加工塑性温度区间为 930- 1300 # . 为了有利于两种金属 通过热轧达到相互间的原子扩散, 冶金结合, 加热制度选择上限: 1150- 1250 # . 因复合板坯是由 4 层 金属组成的一块板坯, 且中间还涂有不利于导热的隔离剂, 所以选择钢坯正常加热时间的 1. 4- 1. 6 倍, 以 1. 5 分/ mm 的速度进行加热. 然后进行轧制: 因镍与铁可以无限互溶形成连续固溶体, 在复合面无有 害化合物生成, 在高温下具有良好的塑性, 热轧过程中易于结合, 因此可采用常规轧制工艺参数进行轧 制. 文中分别选用了 A、B、C、D 四种试验方案, 其中方案 C、D 的相关工艺参数见表 1- 2. 方案 A 的工艺 参数前 9 道次同方案 C, 仅最后一个道次压下量为 1mm ; 方案 B 的工艺参数与方案 D 的前 8 个道次完 全相同. 方案 A、C 采用正常压下, 方案 B、D 采用大压下. 最后进行后处理: 复合板完成轧制变形后, 必 须进行相应的组织、性能、技术指标等方面的检验, 达到一定的标准后, 才能证明此工艺是否合理.
组织、侧断口组织、界面扩散等分析研究, 证明获得了组 织性能及贴 合率均良 好的复合板. 经过 对复合板力 学
性能各项指标的检验分析, 表明所有指标均达到 镍 钢复合板标准( Y B/ T 108 97) 要求.
关键词: 复合板; 组织; 贴合率; 力学性能
中图分类号: T G 306
文献标识码: A
Rolling pass N o.
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表 3 力学性能试验 结果 T ab. 3 Ex perim ent res ult s of mechanical propert y
T est scheme A C B D
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( 1) 贴合率 复合板经超声波探伤, 贴合率达 98% 以上, 贴合良好. 各种热轧压下制度轧制的复合板的复层厚度 与原设计相同, 均控制在标准要求的尺寸范围内. ( 2) 板形指标 用方案 A 与 C 轧出的板, 板形良好; 用方案 B 与 D 轧出的板, 板形不好. 比较试验方案 A 与 B 及 C 与 D, 在压缩比相同的情况下, A 与 C 完成轧制过程的道次大于 B 与 D. 说明 B 与 D 的平均道次压下率 或压下量大于 A 与 C, 也可以说: 相对于常规轧制过程 A 与 C, B 与 D 采用的是大压下轧制过程. 由于 在热轧过程中 N6 的变形抗力比 Q235 小, 金属流动快, 当采用大压下轧制制度时, N6 的反应更敏感, 造
第1期
马 英 等: N 6/ Q235 复合板热轧工艺研究
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成复面向钢面瓢曲, 从而引起大压下轧制时, 板形不良. ( 3) 组织分析 复合板的金相组织电镜照片如图 1 所示; 复材侧断口组织电镜照片如图 2 所示; 界面扩散电镜分析
如图 3 所示.
图 1 复合板金相组织照片
Fi g. 1 M et al t is sue ph ot ographs of cl ad plat es
第 39 卷 第 1 期 2007 年 2 月
西 安 建 筑 科 技 大 学 学 报( 自然科学版) J Xi an U niv. of A rch. & T ech. ( N atur al Science Edition)
V ol. 39 N o. 1 Feb. 2007
N6/ Q235 复合板热轧工艺研究
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22. 2 21. 4 18. 2 16. 7 13. 3 12. 3
表 2 热轧试验方案 D 工艺参数 T ab. 2 T echnical param et ers of t est scheme D in hot rolling
Ro lling pass No .
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1 复合工艺及参数确定
从当今各行业对复合板的使用要求看, 金属复合板将向板面尺寸大规格的方向发展[ 3] . 宝钛集团有 限公司目前主要采用爆炸焊接和爆炸 轧制复合工艺生产金属复合板, 这两种方法虽有一定的优点, 却 难以生产出大规格尺寸的复合板. 因此, 为使产品向大规格尺寸方向发展, 采用轧制复合工艺试制 N6/ Q235 复合板.
根据轧制复合的基本原理以及同类产品研究与生产经验[ 5] , 特制定如下工艺过程: 首先进行坯料准备及组坯: 选取合适规格的基复板、挡板组成实验坯料. 组料过程: ! 表面处理: 将 基复板修磨平整干净. 主要目的: 为复合提供一个平整、洁净的复合面, 利于在热轧过程中两种金属原子
*收稿日期: 2004 08 05 修改稿日期: 2005 04 12 作者简介: 容 耀( 1970 ) , 男, 陕西宝鸡人, 硕士, 高级工程师, 主要从事金属压力加工的研究工作
容 耀1 , 严 平1 , 马 英1 , 庞玉华2 , 万 宏3
( 1. 宝钛集团有限公司 , 陕西 宝鸡 721014; 2. 西安建筑科技大学冶金 学院, 陕西 西安 710055; 3. 中国航天科工集团 210 研究所, 陕西 西安 710061)
摘 要: 对 N 6/ Q 235 镍/ 钢复合板热轧复合工艺采用 A、B、C、D 四种试验方 案进行了 研究. 其 中方案 A 、C 采
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2 试验结果与分析
根据上述已制定的工艺参数, 在西北有色金属研究院四辊可逆轧机上进行热轧试验. 加热、轧制均 比较顺利, 隔离剂涂层厚度选择合适, 掀开复合板, 复面经喷砂处理后表面质量良好.
图 2 复合板侧断口组织照片
Fig. 2 Tis sue phot ographs of cl ad plat es at t he prof ile br eak
从图 1 可以看出, 结合界面均为细线状, 结合良好; 组织为再结晶组织. 拉伸、剪切试样均在复合界面处破断, 试样破断前均有明显塑性变形发生. 对断口所作的电镜分析 表明, 断口形貌韧窝丰富( 图 2) , 主要属于韧性断裂.
*
文章编号: 1006 7930( 2007) 01 0145 04 .
在现代化进程中, 许多行业对材料性能要求越来越多样化. 例如为提高容器和构件等的使用寿命需 要使用优质或贵重的材料[ 1] . 如果在普通金属上包覆一层特殊性能的材料来代替纯优质或贵重材料的 使用, 既满足使用要求又避免浪费, 最为理想, 这种材料就是双金属复合材料. 因其较好的性价比, 随各 行业对金属复合材料的逐步认识及新技术、新工艺、新装备的使用要求, 市场用量在不断增加. 近年来我 国复合材料总产量已居世界第三位, 国家计划也将高性能复合材料作为一个发展重点[ 2] . 在这种需求 下, 人们推广和发展了多种复合加工方法和技术. N6/ Q235 是以镍基 N6 为复合层, 碳钢 Q235 为基底 的复合板. 本文通过对其热轧复合工艺的试验研究, 从而确定出合理的复合坯料组坯方式及轧制复合工 艺.
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表 1 热轧试验方案 C 工艺参数
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轧制复合是被复合轧件在强大轧制压力作用下, 有时伴有热作用, 使组元层表面氧化层破碎, 并在 整个金属截面内产生塑性变形, 在破碎后露出的新鲜金属表面处形成组元层间的原子键合和榫扣嵌和. 轧制复合时, 组元层表面氧化膜是复合的主要障碍, 复合变形时氧化膜碎后露出的活性表面是形成焊核 的必要条件之一. 焊核的成长可导致全界面的复合. 它可通过退火来实现, 退火温度对界面的结合强度 影响很大. 形成焊核的另一个重要因素是压下问题, 只有足够高的压力才能产生强烈的剪切变形, 形成 更多的位错运动. 复合金属轧制和单金属轧制的最大区别是前者的首道次变形量必须很大, 这样才能促 进组元的物理结合. 轧制复合的实质是压力焊[ 4] .
用的是正常压下, 而方案 B、D 采用的是大压下. 试验 结果表 明, 各 种方案 的加热、轧制 均比较 顺利, 隔离剂 涂
层厚度选择合适, 掀开复合板, 复面经喷砂处理后 表面质量 良好. 探伤 贴合率达 98% 以 上, 贴 合良好. 各种 热
轧压下制度轧制的复合板的复层厚度与原设计相同, 均控制在标准 要求的尺 寸范围内. 依据对 复合板的 金相
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( 4) 力学性能指标 复合板的力学性能检验结果如表 3 所示, 表中的性能指标均达到 YB/ T 108 97 的要求, 由表中数据 可以看出, 复合板强度提高, 塑性增强. 由于组织、断口、界面扩散分析均表明复合板具有良好的结合强 度, 但是因试样薄, 机加困难, 加工的试样不理想, 剪切实验时均从复层拉断, 故未取得剪切应力的真实
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图 3 复合板界面扩散分析
Fig. 3 A nalysi s of int erf acial s pread of clad plat es
图 3 为铁原子扩散后沿界面的分布示意图. 横坐标为界面距离, 纵坐标为铁原子数. 从镍/ 钢界面可 以看出, 箭头所指为结合界面, 界面左侧为镍, 右侧为钢. 从图 3 可看出, 通过轧制镍侧已扩散了一定数 量的铁原子数, 铁原子沿结合界面扩散良好, 显而易见, 两种金属实现了冶金结合.
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间的相互扩散, 实现冶金结合. ∀ 涂隔离剂: 将复板的非结合面涂隔离剂, 以保证对称轧制后两张复合板 能顺利打开. 实验证明: 选择适当厚度的隔离剂尤为重要. 隔离剂太厚, 由于隔离剂在高温下是一种粉壮 物质, 在热轧大吨位轧制压力作用下在板坯内部来回窜动, 造成复合板贴合率和边部结合强度下降. 隔 离剂太薄, 热轧后两张复合板不易打开, 造成非结合面的局部复合. 其次对坯料进行加热: N6 的热加工 塑性温度区间为 850- 1250 # [ 6] , Q 235 的热加工塑性温度区间为 930- 1300 # . 为了有利于两种金属 通过热轧达到相互间的原子扩散, 冶金结合, 加热制度选择上限: 1150- 1250 # . 因复合板坯是由 4 层 金属组成的一块板坯, 且中间还涂有不利于导热的隔离剂, 所以选择钢坯正常加热时间的 1. 4- 1. 6 倍, 以 1. 5 分/ mm 的速度进行加热. 然后进行轧制: 因镍与铁可以无限互溶形成连续固溶体, 在复合面无有 害化合物生成, 在高温下具有良好的塑性, 热轧过程中易于结合, 因此可采用常规轧制工艺参数进行轧 制. 文中分别选用了 A、B、C、D 四种试验方案, 其中方案 C、D 的相关工艺参数见表 1- 2. 方案 A 的工艺 参数前 9 道次同方案 C, 仅最后一个道次压下量为 1mm ; 方案 B 的工艺参数与方案 D 的前 8 个道次完 全相同. 方案 A、C 采用正常压下, 方案 B、D 采用大压下. 最后进行后处理: 复合板完成轧制变形后, 必 须进行相应的组织、性能、技术指标等方面的检验, 达到一定的标准后, 才能证明此工艺是否合理.
组织、侧断口组织、界面扩散等分析研究, 证明获得了组 织性能及贴 合率均良 好的复合板. 经过 对复合板力 学
性能各项指标的检验分析, 表明所有指标均达到 镍 钢复合板标准( Y B/ T 108 97) 要求.
关键词: 复合板; 组织; 贴合率; 力学性能
中图分类号: T G 306
文献标识码: A
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表 3 力学性能试验 结果 T ab. 3 Ex perim ent res ult s of mechanical propert y
T est scheme A C B D
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42 5 43 0
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( 1) 贴合率 复合板经超声波探伤, 贴合率达 98% 以上, 贴合良好. 各种热轧压下制度轧制的复合板的复层厚度 与原设计相同, 均控制在标准要求的尺寸范围内. ( 2) 板形指标 用方案 A 与 C 轧出的板, 板形良好; 用方案 B 与 D 轧出的板, 板形不好. 比较试验方案 A 与 B 及 C 与 D, 在压缩比相同的情况下, A 与 C 完成轧制过程的道次大于 B 与 D. 说明 B 与 D 的平均道次压下率 或压下量大于 A 与 C, 也可以说: 相对于常规轧制过程 A 与 C, B 与 D 采用的是大压下轧制过程. 由于 在热轧过程中 N6 的变形抗力比 Q235 小, 金属流动快, 当采用大压下轧制制度时, N6 的反应更敏感, 造
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马 英 等: N 6/ Q235 复合板热轧工艺研究
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成复面向钢面瓢曲, 从而引起大压下轧制时, 板形不良. ( 3) 组织分析 复合板的金相组织电镜照片如图 1 所示; 复材侧断口组织电镜照片如图 2 所示; 界面扩散电镜分析
如图 3 所示.
图 1 复合板金相组织照片
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第 39 卷 第 1 期 2007 年 2 月
西 安 建 筑 科 技 大 学 学 报( 自然科学版) J Xi an U niv. of A rch. & T ech. ( N atur al Science Edition)
V ol. 39 N o. 1 Feb. 2007
N6/ Q235 复合板热轧工艺研究
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表 2 热轧试验方案 D 工艺参数 T ab. 2 T echnical param et ers of t est scheme D in hot rolling
Ro lling pass No .
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1 复合工艺及参数确定
从当今各行业对复合板的使用要求看, 金属复合板将向板面尺寸大规格的方向发展[ 3] . 宝钛集团有 限公司目前主要采用爆炸焊接和爆炸 轧制复合工艺生产金属复合板, 这两种方法虽有一定的优点, 却 难以生产出大规格尺寸的复合板. 因此, 为使产品向大规格尺寸方向发展, 采用轧制复合工艺试制 N6/ Q235 复合板.
根据轧制复合的基本原理以及同类产品研究与生产经验[ 5] , 特制定如下工艺过程: 首先进行坯料准备及组坯: 选取合适规格的基复板、挡板组成实验坯料. 组料过程: ! 表面处理: 将 基复板修磨平整干净. 主要目的: 为复合提供一个平整、洁净的复合面, 利于在热轧过程中两种金属原子
*收稿日期: 2004 08 05 修改稿日期: 2005 04 12 作者简介: 容 耀( 1970 ) , 男, 陕西宝鸡人, 硕士, 高级工程师, 主要从事金属压力加工的研究工作
容 耀1 , 严 平1 , 马 英1 , 庞玉华2 , 万 宏3
( 1. 宝钛集团有限公司 , 陕西 宝鸡 721014; 2. 西安建筑科技大学冶金 学院, 陕西 西安 710055; 3. 中国航天科工集团 210 研究所, 陕西 西安 710061)
摘 要: 对 N 6/ Q 235 镍/ 钢复合板热轧复合工艺采用 A、B、C、D 四种试验方 案进行了 研究. 其 中方案 A 、C 采
1. 5
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2 试验结果与分析
根据上述已制定的工艺参数, 在西北有色金属研究院四辊可逆轧机上进行热轧试验. 加热、轧制均 比较顺利, 隔离剂涂层厚度选择合适, 掀开复合板, 复面经喷砂处理后表面质量良好.
图 2 复合板侧断口组织照片
Fig. 2 Tis sue phot ographs of cl ad plat es at t he prof ile br eak
从图 1 可以看出, 结合界面均为细线状, 结合良好; 组织为再结晶组织. 拉伸、剪切试样均在复合界面处破断, 试样破断前均有明显塑性变形发生. 对断口所作的电镜分析 表明, 断口形貌韧窝丰富( 图 2) , 主要属于韧性断裂.
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文章编号: 1006 7930( 2007) 01 0145 04 .
在现代化进程中, 许多行业对材料性能要求越来越多样化. 例如为提高容器和构件等的使用寿命需 要使用优质或贵重的材料[ 1] . 如果在普通金属上包覆一层特殊性能的材料来代替纯优质或贵重材料的 使用, 既满足使用要求又避免浪费, 最为理想, 这种材料就是双金属复合材料. 因其较好的性价比, 随各 行业对金属复合材料的逐步认识及新技术、新工艺、新装备的使用要求, 市场用量在不断增加. 近年来我 国复合材料总产量已居世界第三位, 国家计划也将高性能复合材料作为一个发展重点[ 2] . 在这种需求 下, 人们推广和发展了多种复合加工方法和技术. N6/ Q235 是以镍基 N6 为复合层, 碳钢 Q235 为基底 的复合板. 本文通过对其热轧复合工艺的试验研究, 从而确定出合理的复合坯料组坯方式及轧制复合工 艺.
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表 1 热轧试验方案 C 工艺参数
T ab. 1 T echnical param et ers of test sch eme C in hot r ol ling
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Q uantity depr essed
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Rolling pass N o.
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轧制复合是被复合轧件在强大轧制压力作用下, 有时伴有热作用, 使组元层表面氧化层破碎, 并在 整个金属截面内产生塑性变形, 在破碎后露出的新鲜金属表面处形成组元层间的原子键合和榫扣嵌和. 轧制复合时, 组元层表面氧化膜是复合的主要障碍, 复合变形时氧化膜碎后露出的活性表面是形成焊核 的必要条件之一. 焊核的成长可导致全界面的复合. 它可通过退火来实现, 退火温度对界面的结合强度 影响很大. 形成焊核的另一个重要因素是压下问题, 只有足够高的压力才能产生强烈的剪切变形, 形成 更多的位错运动. 复合金属轧制和单金属轧制的最大区别是前者的首道次变形量必须很大, 这样才能促 进组元的物理结合. 轧制复合的实质是压力焊[ 4] .
用的是正常压下, 而方案 B、D 采用的是大压下. 试验 结果表 明, 各 种方案 的加热、轧制 均比较 顺利, 隔离剂 涂
层厚度选择合适, 掀开复合板, 复面经喷砂处理后 表面质量 良好. 探伤 贴合率达 98% 以 上, 贴 合良好. 各种 热
轧压下制度轧制的复合板的复层厚度与原设计相同, 均控制在标准 要求的尺 寸范围内. 依据对 复合板的 金相